Potential applications of the hydrogen and the high energy biofuel blend produced by ethanol dehydrogenation on a Cu/ZrO2 catalyst

Abstract

Available online xxxKeywords: Ethanol dehydrogenation Fuel blend Hydrogen PEMFC Catalysis a b s t r a c t This study aims at analyzing the potential application of the liquid effluent coming from a catalytic ethanol dehydrogenation reactor as a fuel blend or additive for internal combustion engines, and also of the hydrogen produced, as fuel for a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC). The liquid effluent is obtained by the catalytic reaction of ethanol over Cu/ ZrO 2 at different contact times of the reactant with the catalyst bed. Subsequently, highperformance liquid chromatography analysis and heat of combustion measurements are used to analyze the composition and the heat of combustion of the liquid effluent trapped by cold condensation at 271.65 K. In parallel, the effect of the presence of residual parts of the constituents of the liquid effluent in the H 2 stream on the operational characteristics of a PEMFC having a Pt/C anode and cathode is investigated. Results show that the liquid fuel blend obtained from ethanol dehydrogenation has a heat of combustion higher than that of ethanol, and it is essentially formed by un-reacted ethanol, acetaldehyde and ethyl acetate.Thermodynamic calculations evidence a good agreement with the liquid effluent composition and its respective combustion enthalpy. Polarization curves of a PEMFC supplied with hydrogen containing 1000 ppm of acetaldehyde and ethyl acetate evidence performances comparable to that of the same system when fed with pure hydrogen, while with ethanol significant loss of activity is observed.

Outlook for Direct Use of Sunflower and Castor Oils as Biofuels in Compression Ignition Diesel Engines, Being Part of Diesel/Ethyl Acetate/Straight Vegetable Oil Triple Blends

“…Additionally, ethyl acetate has been evaluated as a potential oxygenated biofuel since can be readily produced from renewable feedstocks by several processes such as the direct esterification of ethanol with acetic acid [20], through dehydrogenative dimerization of bioethanol with liberation of molecular hydrogen [21], or by a biochemical process that includes acidogenic fermentation of agricultural wastes materials [22]. EA is an environmentally friendly compound that exhibit very low kinematic viscosity, high miscibility with VOs and fossil diesel, high oxygen content, high auto-ignition temperature which makes fuel safer for handling and transportation, and good cold flow properties (very low PP and CP values) to improve winter engine performance.…”

Concomitant Production of Hydrogen, Sodium Acetate, and Polymerized Species from Non-Catalytic Ethanol Dehydrogenation

“…The production of fuels from renewable resources has become a major focus of researchers and industry, due to the increasing demand for energy and the need for environmental preservation. [1][2][3][4][5] Renewable gaseous fuels, such as hydrogen, are among the most promising options for diversification of global energy sources. 1,[4][5][6][7] According to the International Energy Agency, 8 hydrogen is forecast to account for about 18% of total global energy supply by 2050, as one of the pillars responsible for an energy transition and reduction of emission of almost 6 gigatons of carbon dioxide into the atmosphere.…”

Influência dos contaminadores do hidrogênio produzido pela desidrogenação do etanol no desempenho de células a combustível de membranas protônicas e aniônicas

“…Já na parte B, objetivou-se obter melhores performances em PEMFCs alimentadas por este tipo de hidrogênio, além de procurar entender o processo de contaminação que ocorre neste sistema 34,35 .…”

“…De fato, levar o teor de CO a este nível é ainda um importante e custoso desafio tecnológico que tem envolvido a reação de deslocamento gás-água28 , oxidação parcial do CO 29 , etc.Em um outro enfoque, inúmeros catalisadores têm sido investigados para promover maior tolerância do ânodo da célula a este contaminador, que são, por exemplo, os casos do materiais bimetálicos nanoparticulados, conforme será discutido mais adiante. Dificuldades associadas com o fato de que a tolerância se estende razoavelmente somente até 100 ppm de CO e que os materiais produzidos não26 Introdução ___________________________________________________________________ apresentam a estabilidade requerida, indicam que este problema ainda não está resolvido30,31,32 .Outra forma de se produzir hidrogênio através do etanol é pela desidrogenação catalítica deste álcool e que foi recentemente proposta33,34,35 como uma alternativa que leva à produção de hidrogênio livre de CO e contendo apenas traços de CO2, , se necessário, este pode ser facilmente eliminado por um condensador contendo Ca(OH)236 . A Figura 2, extraída da referência 34, mostra um desenho esquemático de como esse sistema funcionaria em um veículo automotivo.…”

“…Ânodos alimentados com fluxo de H2 passando por uma solução resfriada a -5°C contendo acetaldeído, acetato de etila e etanol nas concentrações observadas para o sistema envolvendo o reator de desidrogenação, em comparação com H2 puro. Neste potencial, a célula operada nas condições do sistema desenvolvido por Sato et al34,35 apresentou uma perda de 40% da densidade de corrente inicial devido à contaminação dos efluentes do reator. Na Figura 76, quando comparados os valores das densidades de corrente das células contaminadas com suas respectivas células na presença do hidrogênio puro, nota-se que o MEA com a Gráfico de barras comparando a densidade de corrente em 0,7 V de PEMFCs com as três membranas em estudo.…”